В четверг ученые объявили о важной вехе в нейробиологических исследованиях — картировании всего мозга взрослой плодовой мухи — подвиге, который может дать представление о мозге всего животного мира, включая человека.
Исследование детализировало более 50 миллионов связей между более чем 139 000 нейронами — нервными клетками головного мозга — у насекомого, вида, чье научное название — Drosophila melanogaster и которое часто используется в нейробиологических исследованиях. Целью исследования было выяснить, как устроен мозг и какие сигналы лежат в основе здоровых функций мозга. Это также может проложить путь к картированию мозга других видов.
«Вы можете спросить, почему нас должен волновать мозг плодовой мухи. Мой простой ответ заключается в том, что если мы сможем по-настоящему понять, как функционирует любой мозг, он обязательно расскажет нам что-то обо всех мозгах», — сказал профессор нейробиологии и нейробиологии Принстонского университета. информатика Себастьян Сын, один из соруководителей работы, опубликованной в серии исследований в журнале Nature.
Хотя некоторых людей может больше интересовать отбивание мух, чем их изучение, некоторые исследователи обнаружили эстетическое удовлетворение, глядя на мозг плодовой мухи шириной менее 0,04 дюйма (1 мм).
«Это прекрасно», — сказал нейробиолог и соруководитель исследований Кембриджского университета Грегори Джефферис.
Карта, разработанная исследователями, предоставила схему соединений, известную как коннектом, в мозге взрослой плодовой мухи. Подобные исследования ранее проводились с более простыми организмами, такими как червь Caenorhabditis elegans и личиночная стадия плодовой мухи. Взрослая плодовая мушка продемонстрировала более сложное поведение, которое можно было изучить с помощью связей в мозгу.
«Один из основных вопросов, которые мы решаем, заключается в том, как проводка в мозге, его нейроны и связи могут вызывать поведение животных», — сказала нейробиолог из Принстона Мала Мурти, еще один из соруководителей исследования.
«И мухи являются важной модельной системой для нейробиологии. Их мозг решает многие из тех же проблем, что и мы… Они способны на сложные модели поведения, такие как ходьба и полет, обучение и память, навигация, кормление и даже общение». взаимодействия, это поведение, которое мы изучали в моей лаборатории в Принстоне», — добавил Мерти.
В одном из исследований были проанализированы мозговые цепи, лежащие в основе ходьбы, и выяснилось, как мухи останавливаются. Другой проанализировал вкусовую сеть мухи и механизмы ухода за ней, например, когда она использует ногу для удаления грязи со своих усиков. Другой изучал зрительную систему, в том числе то, как глаза мух обрабатывают информацию о движении и цвете. Еще один проанализировал связь через мозг и обнаружил большое скопление «концентрических нейронов», которые могут ускорить поток информации.
Исследователи создали карту, отслеживающую организацию полушарий и поведенческих цепей внутри мозга мухи. Они также определили полный набор классов клеток в его мозгу, определив различные разновидности нейронов и химических связей (синапсов) между этими нервными клетками, а также изучили типы химических веществ, выделяемых нейронами.
Работа проводилась крупным международным сообществом ученых, известным как Консорциум FlyWire.
(Репортаж Уилла Данэма, редактирование Розальбы О’Брайен)